멀티미디어 보조학습에서 시각정보와 청각정보의 분산제시와 통합제시가 작동기억 부하에 미치는 효과 = Differences in working memory load between split and integrated presentations of visual and acoustic information in the mutimedia-aided-instruction

국문 초록 (Abstract)

이 연구의 목적은 멀티미디어 보조학습에서 시각정보와 청각정보를 분산제시 했을 때, 또는 통합제시 했을 때 작동기억 부하에 미치는 효과를 보고자 한 것이다. 멀티미디어 학습에서 정보의 통합제시와 분산제시에 관한 연구들은 시각정보와 청각정보와 같은 다양한 양상의 정보들을 분산시켜 제시했을 때보다는 통합해 제시했을 때 학습 이해력과 전이가 높다고 보고하고 있다. 즉 여러 가지 형태의 정보가 분산제시 될 때에는 먼저 물리적으로 분리되어 있는 정보를 심적으로 통합해야 하는 내적 참조적 연결이 선행되어야 한다. 그러므로 멀티미디어에서 다양한 정보가 분산되어 제시되면 학습자는 내적으로 두 정보를 연결해서 이해해야 하는 인지부담이 있기 때문에 그만큼 학습 본래의 목적에 인지자원을 집중할 수 없다는 것이다. 그러나 두 정보가 통합되어 동시에 인접해 제시되면 내적 참조적 연결을 해야 하는 인지적 자원이 그만큼 절약되기 때문에 학습에 사용할 수 있는 인지 자원이 더 많아서 그만큼 학습이해력과 전이능력이 높아진다는 것이다.
그런데 멀티미디어 학습에서 인지부하를 고려한 연구들은 주로 언어적 작동기억과 시·공간적 작동기억에서 받는 인지부하에 관한 것들이었다. 실제로 이러한 연구에서는 분산된 두 정보를 연결해야 하는 인지자원과 관련되는 중앙집행장치가 받는 인지부하에 대한 고려는 없었다고 볼 수 있다. 따라서 이 연구에서는 멀티미디어 보조학습에서 시각정보와 청각정보가 분산 또는 통합되어 제시될 때 Baddeley(1986)가 말한 작동기억의 세 가지 요소가 어떻게 인지부하를 받는가를 보고자 한다.
이러한 목적 하에 설정된 연구문제는 다음과 같다.
첫째, 시각정보와 청각정보를 분산시켜 제시하면, 중앙집행장치 작동기억이 언어적 작동기억이나 시·공간적 작동기억보다 더 많이 작동하는가?
둘째 시각정보와 청각정보를 통합시켜 제시하면, 중앙집행장치 작동기억 인지 부하가 분산제시 때보다 감소되어 나타나는가?
셋째, 작동기억 억제수준에 따라 과제 성취의 반음시간은 길어지는가?
넷째, 작동기억이 높은 학습자가 낮은 학습자보다 본 과제 성취가 높게 나타나는가?
이러한 연구문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 2차의 실험을 실시하였다. 1차 실험은 간단한 시각정보와 청각정보를 시간적 간격을 두고 제시해서 이 두 과제를 통합하게 했다. 분산되어 제시되는 시각정보와 청각정보를 통합하는 데 피험자들이 작동기억 인지부하 중 어떤 부분에 가장 많은 영향을 미치는 가를 보았다. 연구의 피험자는 G시 J대학교 1학년 134명의 학생들이다. 이들은 작동 기억 사전검사를 먼저 받았고 분산 제시되는 과제를 수행하였다.
2차 실험은 1차 실험과 달리 좀더 유의미한 과제를 선택하였다. 1차 실험에 사용한 분산과제가 오염변인을 최소화한 실험과제였다면 2차 실험에 사용한 과제는 유의미한 학습과제라고 할 수 있다. 그리고 학습상황에서 정보를 분산시켰을 때와 통합시켰을 때 작동기억의 부하량에 차이가 있는가를 비교해 보기 위해 2차에서는 정보통합제시 과제를 포함시켰다. 2차 실험의 피험자는 G시 J대학교 1학년 220명의 학생들이다. 이들은 1차 실험대상자와 마찬가지로 작동기억 사전 검사를 먼저 받았고 분산 제시 과제와 통합제시 과제를 수행하였다.
두 실험에서 작동기억의 부하를 측정하기 위한 방법으로는 이중과제 방법을 사용하였다. 본 과제와 작동기억 억제과제를 동시에 제시하고서 이 두 과제에 주어지는 수행의 감소 정도를 작동기억 각 요소들이 받는 인지부하로 보았다.
실험결과 처리는 SPSS 10.0 프로그램을 이용하여 다변인 변량분석(MANOVA), 변량분석(ANOVA), 반복측정 변량분석(Repeated Measures ANOVA)을 실시하였다. 가설검증에 대한 유의도 수준 α =.05로 설정하였다.
1차, 2차 실험결과를 종합하면 다음과 같다.
첫째, 시각정보와 청각정보를 분산제시 했을 때, 중앙집행장치 작동기억이 받는 인지 부하가 증가하였다.
둘째, 시각정보와 청각정보를 통합시켜 제시하면 중앙집행장치 작동기억이 받는 인지부하가 분산시켜 제시될 때보다 감소하여 나타났다.
셋째, 작동기억 억제수준에 따라 본 과제 성취의 반음시간은 집단별로 .05수준에서는 유의한 차이가 아니지만 방향성이 일치한 결과를 보여주었다.
넷째, 작동기억 용량 상하에 따른 본 과제 성취는 유의한 결과를 나타내지 않았다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study was to investigate differences in the working memory load between split and integrated presentation of visual and acoustic information in the multimedia-aided-instruction. Related research and studies with information presentation formats in multimedia-aided-instruction show the integrated form at is more effective in understanding and problem solving transfer tests than the isolated format. The integrated presentation format was presented with audio and visual inform anon simultaneously. The isolated presentation form at was presented with audio and visual information sequentially. The multimedia learners that used the physically split-attention instructional form at had to mentally integrate the information to make referential connections. According to cognitive load theory, learners have a cognitive burden to connect mentally isolated information. But in the integrated presentation form at, learners don't have any kind of cognitive load to connect the information, and therefore they are able to invest all cognitive resources to learning.
But related research and studies with information presentation formats in multimedia-aided-instruction have been considered only phonological loop and visual-spatial sketch pad based on cognitive load theory. The previous studies ignored the role of central executive: to connect isolated information, to allocate attention resource. Baddley(1986) proposed the working memory components; a phonological loop, a visuo-spatial sketch pad, a central executive. Thus, this study have been investigated the role of working memory according to Baddley(1986).
The follow ing were the research questions of this study:
(1) If visual information and audio information in multimedia-aided-instruction are presented sequentially isolated-form at, is it central executive more activate than phonological loop and visuo-spatial sketch pad?
(2) If visual information and audio information in multimedia-aided-instruction are presented simultaneously integrated-format, is it central executive less activate than phonological loop and visuo-spatial sketch pad?
(3) As working memory suppression level is increased, is the subject's reaction time of task performance delayed?
(4) Do high-span working memory subjects achieve better performances than low-span working memory subjects?
To answer these questions, two experiments were conducted. To measure working memory load, the dual task methodology was used. In experiment 1, simple geometrical figures and sounds were presented sequentially at a distance of 1.5 seconds and then working memory suppression tasks were presented. Subjects had to recall the matching sounds and figures and also working memory suppression task. The subjects were 134 students from the multimedia and education subject pool at the University of J, G city. All participants performed working memory span tests and split-attention tasks.
The task of experiment 2 was more significant learning materials than experiment 1. To investigate the difference of working memory load between the split-source presentation and integrated presentation form at, experiment 2, the integrated presentation task w as added.
The experiment data were collected automatically by a data management system. The collected data were analyzed by MANOVA, ANOVA, Repeated Measures ANOVA. The alpha levels was set at .05.
The results from the experiment 1 and 2 were as follows:
First, when audio and visual information were presented sequentially, the cognitive load of the central executive increased.
Second, when audio and visual information was presented simultaneously, the cognitive load of the central executive decreased than the split-presentation form at.
Third, according to working memory suppression levels, reaction time of task achievement wasn't a significance difference at .05, however, there was a marginal effect.
Fourth, according to working memory capacity, the task achievement among the groups showed no significant difference.

목차 (Table of Contents)

• 국문초록
• I. 연구문제의 제기 = 1
• 1. 연구의 필요성 및 연구목적 = 1
• 2. 연구문제 = 4
• 3. 용어의 정의 = 4
• 4. 연구의 제한점 = 5
• II. 이론적 배경 = 7
• 1. 작동기억 이론 = 7
• 가. 작동기억의 개념 = 7
• 나. 작동기억 용량의 개인차와 인지능력 = 10
• 다. 작동기억과 반응시간 = 12
• 라. 작동기억과 이중과제제시방법 = 13
• 2. 인지부하이론과 교수설계 = 16
• 3. 분산제시 전략에서의 인지부하 = 19
• 4. 통합제시전략과 인지부하 = 21
• III. 실험1 = 24
• 1. 연구가설 = 24
• 2. 연구방법 = 26
• 가. 피험자 = 26
• 나. 실험자료 = 26
• 다. 실험설계 = 36
• 라. 자료처리 = 39
• 3. 결과해석 = 40
• 4. 논의 = 55
• IV. 실험2 = 58
• 1. 연구가설 = 58
• 2. 연구방법 = 60
• 가. 피험자 = 60
• 나. 실험자료 = 61
• 다. 실험설계 = 64
• 라. 자료처리 = 65
• 3. 결과해석 = 66
• 4. 논의 = 84
• V. 종합논의 = 90
• VI. 결론 및 제언 = 94
• 참고문헌 = 97
• 영문초록 = 105
• 부록 = 108